Яды змей, скорпионов и пауков могут стать оружием против супербактерий

В мире, где устойчивость к антибиотикам ежегодно уносит более миллиона жизней, ученые ищут спасение в самых неожиданных местах. Одно из них — яды животных, веками внушавшие страх и служившие символом смертельной опасности. Но что, если эти токсины, созданные эволюцией для убийства, могут стать ключом к спасению человечества от супербактерий?

Исследователи из Пенсильванского университета сделали революционный шаг в этом направлении, применив искусственный интеллект для анализа миллионов пептидов из ядов змей, скорпионов и пауков. Результаты, опубликованные в Nature Communications, открывают путь к созданию нового поколения антибиотиков, способных победить даже самые устойчивые патогены.

Ученые использовали систему глубокого обучения APEX, чтобы проанализировать базу данных, содержащую более 40 миллионов зашифрованных пептидов яда (VEP). Эти крошечные белки, вырабатываемые животными для защиты или нападения, обладают сложной молекулярной структурой, которую традиционные методы исследования не могли систематизировать. Всего за несколько часов алгоритм идентифицировал 386 соединений с признаками антимикробной активности.

Ключевые открытия

Из отобранных ИИ пептидов исследователи синтезировали 58 кандидатов для лабораторных испытаний. Удивительно, но 53 из них продемонстрировали способность уничтожать такие устойчивые бактерии, как Escherichia coli и Staphylococcus aureus, при этом не повреждая эритроциты человека. Это подтвердило гипотезу о том, что яды — это не только смертоносные токсины, но и потенциальные источники лекарств.

Особый интерес представляет обнаружение более 2000 новых антибактериальных мотивов — уникальных последовательностей аминокислот, ответственных за борьбу с бактериями. Эти мотивы могут стать основой для разработки совершенно новых классов антибиотиков.

Сейчас команда сосредоточена на оптимизации наиболее перспективных пептидов с помощью методов медицинской химии. Важно не только усилить их антимикробные свойства, но и минимизировать потенциальные побочные эффекты. Если исследования пройдут успешно, человечество может получить мощное оружие против антибиотикорезистентности, одной из главных угроз современной медицины.

Это исследование — яркий пример того, как сочетание искусственного интеллекта и биологических инноваций может привести к прорывам в науке. Яды, веками считавшиеся исключительно разрушительными, теперь рассматриваются как потенциальные спасители. Возможно, в ближайшем будущем лекарства на основе змеиных или паучьих пептидов станут стандартом в борьбе с инфекциями, против которых бессильны традиционные антибиотики.